孫博，王特特

（1.西安海曼液壓系統(tǒng)有限公司，西安 710077；2.長安大學(xué)工程機(jī)械學(xué)院，西安 710077）

0 引言

已有的數(shù)據(jù)表明，商用車尤其是重型卡車在下長坡路段造成剎車失靈的事故及傷亡程度遠(yuǎn)大于全國平均水平，給人民的生命財產(chǎn)造成巨大的損失。有研究表明，液力緩速器可以承擔(dān)重卡在長下坡路況下大部分的制動需求，大幅降低制動器溫度，顯著提升整車安全性?！稒C(jī)動車運行安全技術(shù)條件》（GB 7258）規(guī)定，“車長大于9 m的客車（對專用校車為車長大于8 m）、總質(zhì)量大于等于12 000 kg的貨車和專項作業(yè)車、所有危險貨物運輸車，應(yīng)裝備緩速器或其他輔助制動裝置[1]?！蹦壳皣鴥?nèi)越來越多的重卡開始匹配液力緩速器，液力緩速器也成為解決商用車長下坡輔助制動問題的最優(yōu)解決方案。

液力緩速器是將整車持續(xù)制動所消耗的動能轉(zhuǎn)化為熱能，并將這些熱能通過整車散熱系統(tǒng)散發(fā)入大氣的一種裝置，歐洲液力緩速器技術(shù)起步較早。早在20世紀(jì)60年代，歐洲就實施了商用車長下坡輔助制動的相關(guān)法規(guī)，法規(guī)的實施也促進(jìn)了液力緩速器的推廣，目前在歐洲的重卡匹配液力緩速器比率已高達(dá)80%以上[2]。由于液力緩速器技術(shù)難度大、智能化程度高，長期以來我國商用車輔助制動領(lǐng)域一直以電渦流緩速器為主，性能更優(yōu)越的液力緩速器一直被進(jìn)口產(chǎn)品壟斷且售價高昂，一般只在高端客車上匹配。在本世紀(jì)初開始才有企業(yè)在此領(lǐng)域有所建樹，經(jīng)過十多年的發(fā)展目前已實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

本文旨在研究國內(nèi)外液力緩速器產(chǎn)品及匹配應(yīng)用現(xiàn)狀，為此領(lǐng)域的技術(shù)研究提供借鑒。

1 液力緩速器的分類

根據(jù)液力緩速器安裝后的旋轉(zhuǎn)軸與車輛動力傳遞路線的關(guān)系，可將緩速器分為串聯(lián)液力緩速器和并聯(lián)液力緩速器兩種。液力緩速器的旋轉(zhuǎn)軸參與車輛動力傳遞，且直接將制動轉(zhuǎn)矩傳遞給車輛的液力緩速器定義為串聯(lián)液力緩速器（如圖1）[3]。

圖1 串聯(lián)液力緩速器安裝示意圖

并聯(lián)液力緩速器的旋轉(zhuǎn)軸不參與車輛的動力傳遞，其制動轉(zhuǎn)矩通過齒輪副或其他方式傳遞給車輛的液力緩速器（如圖2）[3]。并聯(lián)緩速器與串聯(lián)緩速器相比最大的優(yōu)點是不影響取力器的安裝。

圖2 并聯(lián)液力緩速器安裝示意圖

2 國外液力緩速器發(fā)展現(xiàn)狀

目前歐洲商用車匹配并聯(lián)液力緩速器是目前主流配置，其中最常見的又可分為3種形式，分別為油介質(zhì)并聯(lián)液力緩速器（簡稱油介質(zhì)緩速器）、水介質(zhì)并聯(lián)液力緩速器（簡稱水介質(zhì)緩速器）和油介質(zhì)一體式液力緩速器（簡稱一體式緩速器）。下面將就以上3種緩速器形式進(jìn)行介紹。

2.1 油介質(zhì)并聯(lián)液力緩速器

油介質(zhì)并聯(lián)液力緩速器，簡稱油介質(zhì)緩速器，一般使用發(fā)動機(jī)機(jī)油作為工作介質(zhì)，其油液與變速箱油液不能共用，油介質(zhì)緩速器需要一個熱交換器進(jìn)行能量交換。歐洲油介質(zhì)緩速器最主要的生產(chǎn)廠家是德國福伊特，20世紀(jì)60年代福伊特油介質(zhì)緩速器已開始在商用車上應(yīng)用，近幾年福伊特品牌最常見的型號為VR3250和VR115CT兩種，最大制動轉(zhuǎn)矩分別為3250 N·m和4000 N·m。這類緩速器具有技術(shù)成熟、制造難度和匹配難度相對較低的優(yōu)勢，可靈活設(shè)計接口形式匹配不同的變速箱。

VR3250匹配的歐洲卡車廠家主要是VOLVO和雷諾，但VOLVO的發(fā)動機(jī)制動性能優(yōu)越，其重卡一般只采用發(fā)動機(jī)制動，僅在700 hp左右的大件運輸車選擇匹配VR3250緩速器。而另一款VR115CT是福伊特公司針對中國重卡市場專門開發(fā)的一款產(chǎn)品，歐洲市場沒有應(yīng)用。所以油介質(zhì)緩速器在整個歐洲市場的應(yīng)用比例不高。圖3為福伊特 VR3250 和VR115CT照片。

圖3 福伊特VR3250及VR115CT

2.2 水介質(zhì)并聯(lián)液力緩速器

水介質(zhì)并聯(lián)液力緩速器，簡稱水介質(zhì)緩速器，工作介質(zhì)為整車防凍液，可以將緩速器制動產(chǎn)生的能量直接傳遞到防凍液中，省去了油介質(zhì)緩速器中熱交換器的質(zhì)量，所以質(zhì)量較輕。由于水介質(zhì)緩速器與整車水路直接相通，緩速器工作時會產(chǎn)生比較高的壓力，整車匹配水介質(zhì)緩速器時需要對散熱系統(tǒng)、發(fā)動機(jī)、水泵、水箱及水路其他零件進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)，使其適應(yīng)緩速器的工作要求。同時匹配水介質(zhì)緩速器的車輛對防凍液的品質(zhì)要求高，品質(zhì)不達(dá)標(biāo)的防凍液會損傷發(fā)動機(jī)，所以綜合來看，水介質(zhì)緩速器匹配難度較大，成本較高。

目前在歐洲被廣泛應(yīng)用的水介質(zhì)緩速器為福伊特公司生產(chǎn)的Aquatarder SWR。該產(chǎn)品最大制動力矩為3500 N·m，除了質(zhì)量輕的特點以外，還具有轉(zhuǎn)子脫離功能，可以消除緩速器空轉(zhuǎn)狀態(tài)的功率損失，有利于降低整車油耗。該產(chǎn)品是福伊特專門為奔馳戴姆勒定制開發(fā)的產(chǎn)品，所以目前僅在奔馳戴姆勒卡車及客車上有匹配，在歐洲銷售的奔馳戴姆勒卡車70%以上匹配福伊特水介質(zhì)緩速器。圖4為福伊特Aquatarder SWR水介質(zhì)緩速器及安裝位置。

圖4 福伊特Aquatarder SWR水介質(zhì)緩速器及安裝位置

2.3 油介質(zhì)一體式液力緩速器

油介質(zhì)一體式液力緩速器，以下簡稱一體式緩速器，其特點是液力緩速器集成在變速箱內(nèi)部，結(jié)構(gòu)緊湊。歐洲市場最具代表性的產(chǎn)品是ZF-Intarder（如圖5）和斯堪尼亞一體式緩速器（如圖6）。ZF-Intarder作為TraXon變速箱的一個分總成存在，主要匹配于達(dá)夫、依維柯、福特和部分MAN重卡及同品牌客車。而斯堪尼亞緩速器安裝在TipMatic變速箱上，主要匹配在斯堪尼亞和大部分MAN重卡上。

圖5 ZF- Intarder液力緩速器

圖6 斯堪尼亞一體式緩速器

ZF-Intarder液力緩速器最大轉(zhuǎn)矩4000 N·m，緩速器與變速器共用油液并采用變量泵和電液比例閥對轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制，控制精度高，性能相比于油介質(zhì)緩速器更好。由于緩速器與變速器共用油液，對油品要求高，同時緩速器產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對制造精度的要求也更高。斯堪尼亞緩速器最大轉(zhuǎn)矩為4100 N·m，與ZF緩速器相比，優(yōu)點在于在變速箱副箱部分增加了緩速器分離技術(shù)，可以與水介質(zhì)緩速器一樣實現(xiàn)零空損，同時緩速器與變速器不共用油液，結(jié)構(gòu)相對簡單，對油品要求也沒有ZF-Intarder高，相對ZF-Intarder成本也略低。

2.4 歐洲市場主流液力緩速器對比

綜上所述，歐洲商用車多匹配一體式緩速器和水介質(zhì)緩速器，車型一般為重型卡車及12 m以上客車，制動轉(zhuǎn)矩多在3200 N·m以上。其中水介質(zhì)綜合性能最優(yōu)，但制造和匹配難度也相對最大，成本較高；ZF和斯堪尼亞一體式緩速器性能相當(dāng)，ZF緩速器優(yōu)勢在控制精度，斯堪尼亞緩速器優(yōu)點在于零空損，且制造難度和成本相對ZF低；油介質(zhì)緩速器可靈活匹配不同的變速箱，同時制造難度和成本適中。表1為歐洲市場主流液力緩速器的對比。

表1 歐洲市場主流液力緩速器的對比

3 國內(nèi)液力緩速器發(fā)展現(xiàn)狀

隨著業(yè)界對商用車長下坡路況安全性的重視及相關(guān)法規(guī)的推動，國內(nèi)液力緩速器得到了快速發(fā)展，越來越多的商用車開始匹配液力緩速器。但國內(nèi)液力緩速器匹配率相對于歐洲依然過低，目前國內(nèi)市場還遠(yuǎn)未飽和，預(yù)計近幾年還會呈現(xiàn)大幅增長的態(tài)勢。

國內(nèi)匹配的液力緩速器絕大多數(shù)為油介質(zhì)緩速器，其中油介質(zhì)串聯(lián)緩速器主要匹配在客車上，而并聯(lián)緩速器憑借其結(jié)構(gòu)便于安裝取力器的特點，在重卡上的得到了成功的應(yīng)用。國內(nèi)最常見的兩款液力緩速器產(chǎn)品為福伊特VR115CT及法士特FHB400，同時，ZF-Intarder一體式緩速器也隨著TraXon AMT變速箱的推廣，在中國市場得到更多的應(yīng)用。

在國內(nèi)油介質(zhì)緩速器相比于一體式緩速器和水介質(zhì)緩速器得到更廣泛的應(yīng)用，主要有以下幾個方面的原因：

1）相比于一體式緩速器，油介質(zhì)緩速器接口靈活，可以實現(xiàn)多種車型的靈活匹配。我國地域廣闊，地形復(fù)雜，且國內(nèi)商用車主機(jī)廠眾多，車型種類也比較多，需要對匹配接口進(jìn)行適應(yīng)性變化來適應(yīng)不同的需求。緩速器與變速箱一體，如遇空間干涉等問題需要開發(fā)新的零件，改動易涉及變速箱。而獨立式的油介質(zhì)緩速器則可根據(jù)裝配空間需要進(jìn)行小幅改動，從而適應(yīng)不同廠家的需求，匹配靈活，適應(yīng)性開發(fā)成本低。

2）相比于水介質(zhì)緩速器，油介質(zhì)緩速器整車匹配難度更低。由于水介質(zhì)緩速器匹配時需要對散熱系統(tǒng)、發(fā)動機(jī)等做大量的改進(jìn)，對整車要求較高。而油介質(zhì)緩速器只需適當(dāng)改進(jìn)水管布置、加強(qiáng)整車散熱等工作就可以實現(xiàn)與緩速器的匹配，對整車的要求不高。所以水介質(zhì)緩速器匹配難度較大，成本也較高。

3）相比于一體式緩速器和水介質(zhì)緩速器保養(yǎng)成本低。ZF一體式緩速器為變速器與緩速器共用油液，對油品要求高，對油品清潔度要求也相對較高。水介質(zhì)緩速器對防凍液品質(zhì)要求高，需要特定的專用防凍液，普通防凍液會損傷發(fā)動機(jī)和緩速器。而油介質(zhì)緩速器所用的油液為普通的發(fā)動機(jī)機(jī)油，日常定期更換即可，所以保養(yǎng)成本更低，更符合國內(nèi)用戶的保養(yǎng)習(xí)慣。

目前我國已具備自主生產(chǎn)液力緩速器的產(chǎn)業(yè)鏈體系，國產(chǎn)液力緩速器產(chǎn)品的性能已接近國外競品水平。國內(nèi)最大的液力緩速器生產(chǎn)企業(yè)是陜西法士特公司，法士特在液力緩速器領(lǐng)域的研發(fā)起步較早，并且憑借其在國內(nèi)重卡變速箱領(lǐng)域的統(tǒng)治地位在緩速器匹配方面具有天然優(yōu)勢，在國內(nèi)市場占據(jù)近50%的市場份額。目前具有5個系列產(chǎn)品，轉(zhuǎn)矩范圍覆蓋1500～4000 N·m，產(chǎn)品的國產(chǎn)化率可達(dá)95%以上。尤其近兩年隨著1500～2400 N·m緩速器產(chǎn)品的出現(xiàn)，匹配液力緩速器的車型開始向中重卡及12 m以下客車領(lǐng)域擴(kuò)展。圖7為法士特緩速器產(chǎn)品型譜。但隨著各大主機(jī)廠在重卡傳動領(lǐng)域均開始布局自主產(chǎn)權(quán)產(chǎn)品，預(yù)計未來液力緩速器市場將從目前福伊特、法士特雙雄爭霸時代過渡為競爭更為激烈的群雄逐鹿時代。

圖7 法士特緩速器產(chǎn)品型譜

4 結(jié)語

綜上所述，歐洲商用車使用的液力緩速器絕大多數(shù)為并聯(lián)緩速器，制動轉(zhuǎn)矩多在3200 N·m以上；其中最常見的分別為油介質(zhì)、水介質(zhì)和一體式3種形式，并具有各自的特點；匹配車型一般為重型卡車及12 m以上客車。

在國內(nèi)重型卡車一般匹配并聯(lián)緩速器，而客車以匹配串聯(lián)緩速器為主，且大多數(shù)為油介質(zhì)緩速器，國產(chǎn)液力緩速器產(chǎn)品最大轉(zhuǎn)矩范圍為1500～4000 N·m，可滿足中重卡及12 m以下客車領(lǐng)域匹配液力緩速器的需求?；趪鴥?nèi)商用車匹配現(xiàn)狀及緩速器維護(hù)成本的多方面原因，未來國內(nèi)液力緩速器預(yù)計還是以油介質(zhì)緩速器為主，且市場潛力巨大。